辛基羟肟酸钠和丁基黄药混合使用对孔雀石 浮选行为的影响-中国矿业114网 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
辛基羟肟酸钠和丁基黄药混合使用对孔雀石 浮选行为的影响
2018-07-10
为考察以羟肟酸为辅助捕收剂对黄药浮选氧化铜矿指标的影响,以典型氧化铜矿物孔雀石为研究对象,选择辛基羟肟酸钠为丁基黄药的辅助捕收剂,对丁基黄药和辛基羟肟酸钠混合使用对孔雀石浮选行为的影响及其作用机理进行研究。结果表明:丁基黄药和辛基羟肟酸钠混合使用浮选孔雀石,当丁基黄药与辛基羟肟酸钠用量比为2∶1 时,协同作用最显著,且在较低的药剂浓度下即可获得较高的回收率;在孔雀石表面,丁基黄药和辛基羟肟酸钠均发生了化学吸附,两种药剂均存在时,在孔雀石表面产生共吸附,丁基黄药与辛基羟肟酸钠用量比为2∶1 时,相互促进吸附作用最明显,孔雀石浮选回收率最高。试验结果可以为难选氧化铜矿的高效开发利用提供技术支持。
Series No. 504 June 2018 金 属 METAL MINE 矿 山 总第 504 期 2018 年第 6 期 辛基羟肟酸钠和丁基黄药混合使用对孔雀石 浮选行为的影响 1 ,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 王国生 孟庆波 徐晓萍 高玉德 1.稀有金属分离与综合利用国家重点实验室,广东 广州 510650;2. 广东省矿产资源开发和综合利用重点实验室, ( 广东 广州 510650;3. 广东省资源综合利用研究所,广东 广州 510650) 摘 要 为考察以羟肟酸为辅助捕收剂对黄药浮选氧化铜矿指标的影响,以典型氧化铜矿物孔雀石为研究对 象,选择辛基羟肟酸钠为丁基黄药的辅助捕收剂,对丁基黄药和辛基羟肟酸钠混合使用对孔雀石浮选行为的影响及 其作用机理进行研究。结果表明:丁基黄药和辛基羟肟酸钠混合使用浮选孔雀石,当丁基黄药与辛基羟肟酸钠用量 比为 2∶1 时,协同作用最显著,且在较低的药剂浓度下即可获得较高的回收率;在孔雀石表面,丁基黄药和辛基羟肟 酸钠均发生了化学吸附,两种药剂均存在时,在孔雀石表面产生共吸附,丁基黄药与辛基羟肟酸钠用量比为 2∶1 时, 相互促进吸附作用最明显,孔雀石浮选回收率最高。试验结果可以为难选氧化铜矿的高效开发利用提供技术支持。 关键词 孔雀石 混合捕收剂 浮选 机理 + 中图分类号 TD923 .1 文献标志码 A 文章编号 1001-1250(2018)-06-070-05 DOI 10.19614/j.cnki.jsks.201806014 Influence of Combined Use of Sodium Octyl Hydroxamate Acid and Butyl Xanthate on Flotation Behavior of Malachite 1 ,2,3 1,2,3 1,2,3 1,2,3 Wang Guosheng Meng Qingbo Xu Xiaoping Gao Yude ( 1. State Key Laboratory of Rare Metal Separation and Comprehensive Utilization,Guangzhou 510650,China; . Key Laboratory for Mineral Resources Research & Development and Comprehensive Utilization of Guangdong,Guangzhou 10650,China;3.Guangdong Institute of Resources Comprehensive Utilization,Guangzhou 510650,China) 2 5 Abstract Malachite is a typical copper oxide ore. In order to investigate the influence of hydroxamic acid as an auxilia⁃ ry collector on the xanthate flotation of copper oxide ores,the flotation behavior of malachite with the combination of the sodi⁃ um butyl xanthate and sodium octyl hydroxamate and the adsorption mechanism of the mixtures on the surface of malachite were investigated. The results show that the combination of the butyl xanthate and sodium octyl hydroxamate acid could obtain higher recovery with less dosage of collectors than the single one in the flotation of malachite. Co-adsorption of the butyl xan⁃ thate and the alkyl hydroxamate occurred on the malachite surface,which was proved to be the chemical adsorption by FTIR. Obvious synergistic effect was seen when ratio of reagents dosage of butyl xanthate to sodium octyl hydroxamate acid is 2∶1. In the meanwhile,the butyl xanthate and sodium octyl hydroxamate could promote each other’s adsorption on the malachite obvi⁃ ously. The test results can provide technical support for the efficient development and utilization of refractory copper oxide ore. Keywords Malachite,Mixed collector,Flotation,Mechanism [ 1,2] [3,4] [5] [6,7] 随着易选硫化铜矿及含铜富矿的日益减少,使 得难选氧化铜矿资源的高效开发利用显得愈发重 要。随着氧化铜矿矿石性质日趋复杂,其开发利用 难度逐步增加。硫化—黄药浮选法是生产实践中应 用较广的氧化铜矿浮选方法。研究表明,将羟肟酸 类 、黑药类 、脂肪酸类 以及烃油类 等常见 氧化矿捕收剂中的一种或几种与黄药混合使用,可 提高氧化铜矿选别指标,降低选矿生产成本,其中, 又以羟肟酸作为辅助捕收剂应用最为广泛。羟肟酸 [8] 是一种对金属离子具有高效选择性的螯合剂 ,存在 收稿日期 2018-04-15 项目基金 广东省科技计划项目(编号:2017B030314046),广东省科学院专项(编号:2016GDASPT0204,2016GDASPT0307)。 作者简介 孟庆波(1988—),男,助理工程师。通讯作者 徐晓萍(1965—),女,教授级高级工程师。 · 70 · 孟庆波等:辛基羟肟酸钠和丁基黄药混合使用对孔雀石浮选行为的影响 2018年第6期 羟肟酸及异羟肟酸2种结构,金属螯合物的结构中仅 拌调浆,采用 pHS-3C 型精密 pH 计测定矿浆 pH 值, 充气浮选,手工刮泡 3 min。将所收集的泡沫产品与 槽内产品分别烘干、称重,泡沫产品产率即为浮选回 收率。 [9] [10] 存在异羟肟酸 。Fuerstenau 等 研究发现,羟肟酸 是典型的O—O型键合原子螯合剂,可与矿物表面的 铜离子生成O—O五元环螯合物;烷基羟肟酸在矿物 [ 11] 表面的吸附形式为化学吸附和表面化学反应 ,在 1. 3. 2 吸附量测定 pH=8.5~9.0时,吸附量最大,浮选效果最好。Lenor- 采用残余浓度法测定捕收剂在矿物表面的吸附 量。每次测试称取 2.0 g 矿样,按浮选试验条件对孔 雀石进行调浆后,离心分离并取出上清液。使用 UV2600紫外可见光分光光度计测定丁基黄药与孔雀 石作用后溶液的吸光度并得出丁基黄药残余浓度, 黄药的特征吸收峰在波长约为 300 nm 处;使用日本 岛津总有机碳分析仪(TOC-VCPH)测定辛基羟肟酸钠 与孔雀石作用后溶液的总氮含量并得出辛基羟肟酸 钠残余浓度。 [12] mand 的研究表明,辛基羟肟酸钾在孔雀石表面发 生了化学吸附,在孔雀石与辛基羟肟酸钾作用后的 - 1 红外光谱图中在波数为1 520 cm 处出现羟肟酸铜的 特征吸收峰。目前,对羟肟酸单独使用对氧化铜矿 物浮选影响的研究报道较多,但对其与丁基黄药混 合使用的报道则相对较少。因此,本文以典型氧化 铜矿物孔雀石为研究对象,选择辛基羟肟酸钠作为 丁基黄药的辅助捕收剂,对丁基黄药和辛基羟肟酸 钠混合使用对孔雀石浮选行为的影响及其作用机理 进行研究。 1 . 3. 3 红外光谱测试 药剂与矿物作用前后的红外谱图由 740-FTIR 1 试验原料及方法 型傅立叶转换红外光谱仪通过漫反射法测定。将孔 雀石在玛瑙研钵中磨至-2 μm,按与单矿物浮选相同 顺序的加药方式加入一定量药剂搅拌,离心所得固 体经真空干燥后进行红外光谱检测。 1 . 1 试验矿样 孔雀石单矿物取自刚果(金)某铜矿,人工选取 富块矿,经锤碎、手选后用瓷球磨磨细,湿式筛分后, 取0.020~0.100 mm粒级,作为试验用单矿物。试样X 射线衍射分析结果如图1所示。 2 试验结果与讨论 . 1 捕收剂混合使用对孔雀石浮选行为的影响 2 2 . 1. 1 矿浆pH对孔雀石可浮性的影响 在不同 pH 条件下,对比丁基黄药和辛基羟肟酸 钠单独作用与混合使用时对孔雀石浮选行为的影 响,结果如图2所示。 图1表明,试验用孔雀石纯度较高。化学分析试 样铜品位为54.57%,孔雀石纯度为95.07%,符合纯矿 物浮选试验要求。 1 . 2 试验试剂 试验用九水合硫化钠、硫酸和氢氧化钠均为分 析纯试剂;丁基黄药和辛基羟肟酸钠均为化学纯,实 验室合成;试验用水为蒸馏水。 由图2可知,在试验研究整个pH区间内,丁基黄 药和辛基羟肟酸钠混合使用时,孔雀石浮选回收率均 高于各药剂单独使用时回收率;捕收剂混合使用时, 孔雀石浮选最佳pH区间为6~10,是丁基黄药单独使 用最佳浮选pH区间(8.5~10)和辛基羟肟酸钠单独使 用最佳浮选 pH 区间(6~8)的并集,孔雀石浮选最佳 pH区间扩大,混合捕收剂对矿浆pH适应性更强。丁 1 1 . 3 试验方法 . 3. 1 浮选试验 浮选试验采用 XFG 型挂槽式浮选机,槽体容积 为 25 mL,试验时称取孔雀石 2.0 g 置于浮选槽内,加 入适量蒸馏水至 25 mL 刻度处,依次添加硫化钠(用 量为 80 mg/L)、捕收剂、松醇油(用量为 40 mg/L),搅 · 71 · 总第504期 金 属 矿 山 2018年第6期 基黄药和辛基羟肟酸钠混合浮选,最佳pH为9.2。 . 1. 2 丁基黄药与辛基羟肟酸钠用量比对孔雀石可 浮性的影响 在矿浆 pH=9.2 的条件下,考察丁基黄药与辛基 肟酸钠浓度为 80 mg/L 时,不同丁基黄药初始浓度 下,辛基羟肟酸钠和丁基黄药在硫化了的孔雀石表 面的吸附量。图 6 所示分别为未添加丁基黄药和丁 基黄药浓度为 80 mg/L 时,不同辛基羟肟酸钠初始浓 度下,丁基黄药和辛基羟肟酸钠在硫化了的孔雀石 表面的吸附量。 2 羟肟酸钠不同比例混合后对孔雀石浮选行为的影 响,结果如图3所示。 由图3可知,丁基黄药和辛基羟肟酸钠混合使用 时,孔雀石浮选回收率均高于二者单独使用时回收 率;当丁基黄药与辛基羟肟酸钠用量比为 2∶1 时,孔 雀石浮选回收率均最高,协同作用最显著。 2 . 1. 3 捕收剂总用量对孔雀石可浮性的影响 图 4 所示为 pH=9.2 时,丁基黄药与辛基羟肟酸 钠分别单独作用及丁基黄药与辛基羟肟酸钠以 2∶1 混合使用时,捕收剂总用量对孔雀石浮选行为的影 响。 由图5可见:丁基黄药在孔雀石表面的吸附量随 其自身浓度的增加而迅速增大,这说明丁基黄药在 孔雀石表面的吸附较为强烈;当丁基黄药剂浓度较 低时,辛基羟肟酸钠在孔雀石表面的吸附量随丁基 黄药浓度的增加而增大,此时,丁基黄药对辛基羟肟 酸钠在孔雀石表面的吸附有促进作用;当丁基黄药 剂浓度较高时,辛基羟肟酸钠在孔雀石表面的吸附 量随丁基黄药浓度的增加而减少,下降到一定程度 时,下降幅度趋于平缓,但辛基羟肟酸钠在孔雀石表 面的吸附量始终比其单独使用时在孔雀石表面的吸 附量大。图6结果同样表明了类似的关系,但辛基羟 由图4可知,丁基黄药与辛基羟肟酸钠混合使用 浮选孔雀石,协同作用明显,在较低的药剂浓度下即 可获得二者单独使用大用量时的捕收效果,由此可 见捕收剂混合使用降低了药剂总用量。 2 2 . 2 捕收剂在孔雀石表面的吸附机理 . 2. 1 捕收剂在孔雀石表面的吸附量 图 5 所示分别为未添加辛基羟肟酸钠和辛基羟 · 72 · 孟庆波等:辛基羟肟酸钠和丁基黄药混合使用对孔雀石浮选行为的影响 2018年第6期 - 1 -1 肟酸钠仅在其浓度较低时表现出对丁基黄药在孔雀 石表面吸附的促进作用,浓度较高时,则以竞争吸附 作用为主,辛基羟肟酸钠用量过高时,丁基黄药在孔 雀石表面的吸附量较其单独作用时在孔雀石表面的 吸附量小。上述结果证明,在孔雀石表面,丁基黄药 和辛基羟肟酸钠发生了共吸附,且二者间相互促进 作用和竞争吸附作用并存,并以相互促进吸附为主, 竞争吸附仅发生在其中一种药剂浓度明显过大时, 这与孔雀石单矿物浮选回收率随药剂用量增加时变 化规律的结果相一致。另外,从图5和图6均可以看 出,丁基黄药与辛基羟肟酸钠质量比为 2∶1 时,相互 促进吸附作用最明显,推测此时,二者之间生成了一 种“复合分子团”或分子束结构,从而促进了彼此在 孔雀石表面的吸附。 在2 960.73 cm 处和2 875.86 cm 处均出现了甲基的 反对称吸收峰及对称吸收峰,说明二者在孔雀石 表面发生了吸附;孔雀石与丁基黄药作用后,在 - 1 1 201.65 cm 处出现一较强的吸收峰,黄原酸盐与铜 离子作用后,C—O—C 基团的伸缩振动峰向高波数 移动,故该处吸收峰是丁基黄药的 C—O—C 伸缩振 - 1 -1 [13] 动峰由 1 136.07 cm 移至 1 201.65 cm 处所致 ,因 [ 14] ; 此,丁基黄药在孔雀石表面发生了化学吸附作用 - 1 孔雀石与辛基羟肟酸钠作用后,1 203.58 cm 处出现 了C—N的伸缩振动吸收峰,且偏移量较大,另外,与 - 1 羟肟酸铜的标准图谱对比发现,在1 556.55 cm 处出 现羟肟酸铜的吸收峰,说明辛基羟肟酸钠在孔雀石 表面发生了化学吸附;孔雀石与丁基黄药和辛基羟 - 1 肟酸钠混合物作用后,2 960.73 cm 处甲基的振动峰 - 1 2 . 2. 2 捕收剂在孔雀石表面吸附形式 强度增加,且波数偏移量增大;1 201.65 cm 处谱带 变宽,是丁基黄药的 C—O—C 伸缩振动峰和羟肟酸 钠C—N伸缩振动共同作用所致。除此之外,未见新 的吸收峰。由此说明,丁基黄药和辛基羟肟酸钠共 吸附于孔雀石表面,且均发生了化学吸附,未见二者 间发生化学反应。 为了进一步考察丁基黄药和辛基羟肟酸钠在孔 雀石表面的吸附形式,在pH=9.2时,对孔雀石及吸附 了捕收剂的孔雀石进行红外光谱分析,结果如图7所 示。 3 结 论 (1)丁基黄药和辛基羟肟酸钠混合使用浮选孔 雀石,较二者分别单独使用时,最佳浮选 pH 区间扩 大,所需总药剂用量低,孔雀石回收率提高;当丁基 黄药与辛基羟肟酸钠质量浓度比为2∶1时,协同作用 最显著。 (2)丁基黄药和辛基羟肟酸钠在孔雀石表面均 发生了化学吸附,两种药剂均存在时,丁基黄药和辛 基羟肟酸钠发生共吸附,且二者间相互促进吸附作 用和竞争吸附作用并存,以相互促进吸附为主,丁基 黄药与辛基羟肟酸钠用量比为2∶1时,相互促进吸附 作用最明显,孔雀石浮选回收率最高,推测此时,二 者之间生成了一种“复合分子团”或分子束结构,从 而促进了彼此在孔雀石表面的吸附,提高了浮选回 收率。 参 考 文 献 [1] 周 源,艾光华.难选氧化铜矿的浮选试验研究[J].有色矿冶, 2004(3):23-25. Zhou Yuan,Ai Guanghua. An experimental study on the flotation of the refractory copper oxide ores[J].Non-ferrous Mining and Metal- lurgy,2004(3):23-25. [2] 刘 烨.云南镇沅混合铜矿选矿试验研究[D].昆明:昆明理工大 学,2010:53-56. 由图7可知,单一孔雀石的图谱与孔雀石标准图 Liu Ye. An Experimental Study on the Processing of the Yunnan Zhenyuan Mixed Copper Ores[D]. Kunming: Kunming University 谱一致;孔雀石与丁基黄药和辛基羟肟酸钠作用后, · 73 · 总第504期 金 属 矿 山 2018年第6期 of Science and Technology,2010:53-56. Huang Jianping,Zhong Hong,Qiu Xianyang. Flotation behavior and adsorption mechanism of cyclohexy hydroxamic acid to wol- framite[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals,203,23(7): 2033-2039. [ 3] 杜淑华.猫飞山难选氧化铜矿选矿试验研究[D].昆明:昆明理工 大学,2007:45-47. Du Shuhua. An Experimental Study on the Processing of the Maofei Mountain Refractory Copper Oxide Ores[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology,2007:45-47. [9] Pradip,Fuerstenau D W. Adsorption of hydroxamate collectors on semi-soluble minerals adsorption on barite,calcite and bastnaesite [J]. Colloids and Surfaces,1983(8):103-119. [ 4] 熊文良.印尼某氧化铜矿选矿试验研究[J].金属矿山,2011(9): 9 4-96. [10] Fuerstenau D W,Herrera Urbina R,Mcglashan D W. Studies on the applicability of chelating agents as universal collectors for copper minerals[J].International Journal of Mineral Processing,2000,58: 15-33. Xiong Wenliang. Beneficiation study on a copper oxide ore from In- donesia[J]. Metal Mine,2011(9):94-96. [5] 孙 昱.氧化铜矿复合药剂的研究[D].昆明:昆明理工大学, 2 003:49-54. [11] Fuerstenau D W,Pradip. Mineral Flotation with Hydroxamate Col- lectors[J]. Reagents Miner,1984(2):161-168. Sun Yu. Study on the Mixed Reagents of the Copper Oxide Ore[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology,2003:49- [12] Lenormand J,Salman T,Yoon R H. Hydroxamate flotation of mal- achite[J].Canadian Metallurgical Quarterly,1979(18): 125-129. [13] 张 麟.铜录山铜矿浮选基础研究与应用[D].长沙:中南大学, 2008:107-108. 54. [ 6] 邱允武.螯合捕收剂 B130 浮选难选氧化铜矿石的研究[J].有色 金属:选矿部分,2006(2):40-44. Qiu Yunwu. Research on flotation of refractory oxidized copper ores by the chelating collector B130[J]. Nonferrous Metals:Mineral Pro- cessing Section,2006(2):40-44. Zhang Lin. Basic Research and Application of Flotation on the Ton- glushan Copper Ores[D].Changsha: Central South University,2008: 107-108. [7] 周 源,艾光华.提高某难选氧化铜矿石铜回收率的试验研究 [14] 任阳光,熊 . 孔雀石表面丁基黄药吸附和解析特性研究[J]. 金属矿山,2014(12):112-115. [J].金属矿山,2005(10):44-46. Zhou Yuan,Ai Guanghua. Test on improving copper recovery of a refractory copper oxide ore[J]. Metal Mine,2005(10): 44-46. Ren Yangguang,Xiong Kun. Research on the adsorption character- istics of xanthate on malachite surface[J]. Metal Mine,2014(12): 112-115. [ 8] 黄建平,钟 宏,邱显扬. 环己甲基羟肟酸对黑钨矿的浮选行为 与吸附机理[J].中国有色金属学报,2013,23(7):2033-2039. (责任编辑 王亚琴) · 74 ·
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  0
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号